低功耗循環(huán)結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Cyclic ADC)的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、紅外成像技術(shù)的發(fā)展有著悠久的歷史,在工業(yè)、生活、醫(yī)療、軍事等很多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。其中,紅外焦平面CMOS讀出電路由于工藝上的兼容性和低功耗特性,發(fā)展為紅外探測的重要方向和關(guān)鍵技術(shù)。90年代之后,ADC的集成使CMOS集成電路向著大面陣、低功耗、數(shù)字化和智能化的趨勢發(fā)展。
　　 本論文探討一款應(yīng)用于“長線列紅外探測器讀出電路芯片”的ADC設(shè)計,是在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的改進設(shè)計。結(jié)合系統(tǒng)整體要求和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中遇到的問題,對ADC子電路結(jié)

2、構(gòu)進行了改進,并在設(shè)計指標上做出提高,最終設(shè)計一款精度為10 bit,轉(zhuǎn)換速率為250 KHz的循環(huán)結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Cyclic ADC)。
　　 由于系統(tǒng)對ADC提出低功耗的要求,而速度精度要求適中,所以在系統(tǒng)上選擇Cyclic ADC的架構(gòu),通過單級循環(huán)轉(zhuǎn)換的方式來降低器件數(shù)量,從而降低功耗,減小版圖面積。同時采用RSD的編碼方式,使ADC增強對比較器閾值偏差的克服能力。具體電路設(shè)計之前,通過系統(tǒng)仿真驗證了ADC整體架構(gòu)的可

3、行性,并對子模塊結(jié)構(gòu)的選取,進行了數(shù)學(xué)上的論證,也通過系統(tǒng)仿真確定了不理想因素對ADC整體性能的影響,相對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),給出了各子電路新的設(shè)計指標。最后在Cadence中完成了MDAC、運算放大器,比較器,時鐘產(chǎn)生電路和數(shù)字校正模塊的設(shè)計。這里,采用了新的MDAC結(jié)構(gòu)(減少電容數(shù)量),增加了消失調(diào)技術(shù),重新設(shè)計運算放大器,同時也采用了新的比較器結(jié)構(gòu),降低了比較器的失調(diào)誤差。在Chartered0.35μm工藝下,對ADC整體性能進行了仿真